類比法和比較法在物理教學中的應用

葉長樞

摘 要：類比和比較法是常用的思維方式，物理教學中應用類比法和比較法的地方很多，教學中應用類比法和比較法引導學生學習，有利于降低學生學習難度，提高課堂效率.

關鍵詞：類比法；比較法；物理教學

物理思維方法很多種，類比和比較法都是最用的方法，也是教師教學常用的基本方法.這兩種方法的實質是根據一定標準把某些聯系的兩種或兩種以上的事物加以對照，確定它們之間的異同及相互關系，從而形成對新事物的認識.蘇霍姆林斯基曾指出：“教會學生能借助已有的知識去獲得新的知識，這是最高的教學技巧”.用類比法和比較法教學，可以取得很好的效果.

1 類比法和比較法的應用

1.1 突破重、難點

課堂重點是學生必學知識，課堂難點是學生不易理解的.如何突出重點，突破難點是教學是否成功的衡量標準之一.難點是考試的重點，掌握好壞直接關系學習成績高低.物理難點往往比較抽象，學生不易掌握、理解，課堂教學中用類比法和比較法加以比較形容，會大大降低學生學習難度，提高學習效率.例如：探究物質的吸熱本領實驗中，同質量的水和煤油，吸收相同的熱量時煤油溫度升高得快，要使水溫度升高的與煤油一樣多，水加熱的時間要長，從而引出水的比熱容比煤油大的概念.本實驗講解時筆者列舉班上兩位同學一個胖子小明，一個瘦子小剛，這兩位同學年齡一樣大，給他們相同的飯，瘦子小剛很快吃飽而且還有剩余，而胖子小明沒吃飽，小明還要給他一些飯胖子才能吃飽，說明了胖子小明的飯量比瘦子小剛的大.補充能量時，物質吸熱，人吃飯，物質的比熱容與人的飯量是一樣的道理，學生聽了哈哈大笑，形象有趣，很快理解掌握.

1.2 課題引入

好的課題引入往往能激發學生的興趣與好奇心，吸引學生的眼球.課題引入的方法、方式很多種，教師在教學中應用類比法引入課題，可讓課題引入更具吸引力，更能打動學生心.例如學習電壓的概念時，課題引入時用圖1裝置實驗后講解，抽水機提供水壓形成水流；電源提供電壓形成電流.抽水機好比電源；水壓好比電壓；水流好比電流，還可類比生物中學習到的心臟提供血壓形成血流，形象生動學生很快理解電壓這一抽象概念.

1.3 講評練習

練習是為了鞏固新知，在練習講評教學時，教師把以前學過的、講過的練習與現在學的知識相結合比較講解，學生不但很快理解，還能舉一反三，觸類旁通.如右圖2所示是兩電阻R1、R2的U-I圖線，由圖2可知R1、R2電阻誰更大？

解析 方法有兩種，法一：可抓住電壓同是4V時，比較R1通過電流0.2A，R2通過電流0.4A，電流大的電阻小，所以R1>R2；法二：可抓住電流同是0.2A時，比較R1兩端的電壓4V，R2兩端的電壓2V，電流相同時，電壓大的電阻也大，也分析出R1>R2，這兩種方法可引導學生歸納記憶為“靠近縱軸的值更大”.

相類似的題目還有：比較密度大小，比較運動快慢，比較壓強大小，比較功率大小等，此類題目答案都一樣，如圖3都是“靠近縱軸的值更大”.

1.4 實驗教學

物理是以實驗為基礎的學科，在課堂上為了讓學生更快地掌握、理解物理規律，要盡可能地多做演示實驗，盡可能的讓學生親自動手做好分組實驗，要重視物理實驗教學，在實驗教學中若能結合比較法，則可讓學生更易掌握實驗內容，增加學生動手實驗時間，以提高課堂效率.

1.4.1 實驗儀器

熱學中三個重要的實驗：加熱碎冰實驗；研究水的沸騰實驗；科學探究物質的比熱容實驗，實驗儀器都差不多，如圖4裝置.

1.4.2 實驗現象

實驗現象的細微差別，往往影響到實驗結論的得出不同，要認真比較實驗現象，透過現象挖掘實驗的本質特征.例如： 在“觀察水的沸騰”實驗中，某實驗小組觀察到水沸騰前和沸騰時水中氣泡的上升情況如圖5甲、乙所示，圖中__________是水在沸騰時的情況？

解析 沸騰前因能量不足，氣泡由大變小；沸騰后能量足又因越深液體壓強越大，所以氣泡由小到大上升，水面處氣泡破裂開來，實現由液體變為氣體的汽化過程.

1.5 課堂小結

好的結尾與開頭一樣是評價一堂課好壞的關鍵，教師教學是否成功的重要依據，好的結尾可讓學生豁然開朗，起到畫龍點睛作用.教師在引導學生總結時，適時運用類比法和比較法，學生學習可取得良好的效果.例如在學習完功、功率后，學生在學習機械效率時很想知道它們三者之間是否有聯系，怎樣區別？在教學時，先引導學生課堂總結，先按以表1比較三者的異同點：

再舉例體重相同的小明與小紅同時搬20個相同的西瓜到三樓，他們做功怎樣？（根據公式W=Gh，比較可知兩人做功一樣多），小明力氣比小紅大，全部搬完西瓜小明所用時間比小紅少，他們誰的功率大？（兩人做功相同，小明時間少，做功快功率也大），若小明用籃子挑，小紅赤手搬西瓜，搬完全部西瓜，誰的機械效率高？（小紅沒做額外功，機械效率百分百，所以比小明高），若小紅也用相同籃子挑，且挑完全部西瓜，小紅因力氣小所用次數更多，此時誰的機械效率又更高？（小紅此時因做的額外功比小明多，所以此時小紅的機械效率變得比小明更低了）.思考，回答完以上四個問題，學生很快理解三者的聯系與不同.

1.6 理解概念

概念所反映的事物本質特征往往隱藏在非本質特征中，學生對概念之間的聯系和區別理解的越深刻，學生就越不易混淆，運用概念就越自如，教師教學時指導學生利用以前的知識比較學習現學復雜的物理概念，或利用生活中的事物、實例類比復雜的物理概念，不僅可讓學生很快掌握新的概念，還可讓學生理解概念的內涵與外延，更為深刻.例如電學的三個重要概念可用表2比較：

1.7 記憶規律

物理規律是物理的重要知識，也是重要的考點，比較記憶不僅大大提高記憶效率，且運用不易混淆，是學習物理知識的捷徑，例如教學中教師可指導學生學習以下規律時，作如下比較記憶：光波與聲波的比較如圖6.

1.8 中考復習

復習的目的是使已經學過的知識系統化，使知識更有條理性，運用知識解題更加靈活、方便.中考復習時間有限，教學中教師引導學生運用比較法復習，整理物理知識、規律、公式，學生的中考復習將更加輕松自如.例如記憶物理公式可按以下方法歸納、比較記憶：

2 比較和類比的類型

2.1 同類比

同類比指同類物理知識之間極其相似，需要教師在教學中利用比較法、引導學生發現它們之間的異同點，從而更好掌握物理知識，比如：汽油機與柴油機都是熱機，都有四個沖程，構造基本相同，因吸入氣體不同，以致點火方式，點火構造不同.再比如南方濕衣服變干是蒸發或汽化現象，北方結冰的衣服變干是升華現象；燈絲變細是升華現象，燈絲熔斷又是熔化現象.

2.2 異類比

異類比指物理知識之間剛好相反，學生極易混淆，教學中需教師引導學生比較知識的相異處，讓學生深刻理解，才能靈活運用而不出錯.例如：霧、露的形成是液化現象，霧、露的消失是汽化現象，學生若沒理解液化與汽化的物質變化，解題很容易出錯.再比如光在真空中傳播速度最大，v氣>v液>v固，聲音在真空中卻不能傳播，v氣

2.3 點面比

點面比指教學中將一系列同類事物以一事物為中心，與其他事物相比較，由點到面啟發學生思考、聯想，引導學生很快掌握物理知識的目的，例如電學中最基本的串聯電路，稍加改動，加上電流表、電壓表、滑動變阻器所形成電路如圖7，貫穿于電學幾乎重要的實驗，如科學探究電流與電壓、電阻的關系實驗，伏安法測電阻，測小燈泡的電功率實驗，還有焦耳定律實驗，細細分析講解一個電路，再利用比較法分析異同點，學生便可掌握電學多處實驗.

2.4 相似比

教學中把物理知識或現象與另一非物理知識或現象相比較，尋找出它們的相似點，從而使學生更好理解、掌握物理知識，例如電學中的三大物理量電壓類比水壓，電流類比水流，電阻類比水阻（水管對水的阻礙作用），且水管越粗，水管越短，水管材料內壁越光滑水阻越小，若溫度降低到水管中的水結冰時，水不能流動，此時水管的水阻最大，說明材料、橫截面積、長度、溫度是水阻大小的影響因素，這與電阻大小的影響因素是材料、橫截面積、長度、溫度一樣.再比如磁場看不到、摸不著但與風一樣確實客觀存在，磁場不但客觀存在，還有方向，磁場的方向可用周圍放置的小磁針顯現，這與風確實客觀存在，且有方向，它的方向可觀察周圍的樹葉等輕小物體的飄動方向判斷一樣.磁感線是為了表示磁場的大小與方向，風標也是為了表示風的大小與方向，所以磁場類比風看不到摸不著但客觀存在，磁感線類比風標看得到但是客觀不存在的.

2.5 列表比

列表比是物理教學中常用的方法，它主要將剛學的物理知識列表；或將已學的物理知識與剛學的知識列表比較它們的異同點，從而更好、更快掌握物理知識，在中考復習是常用，可較好提高復習的效率，例如中考復習以下幾個物理概念時，如表3

2.6 圖形比

圖形比指的是借助思維導圖，教師在教學中引導學生將物理知識填入一定圖形的思維導圖中進行比較，讓學生建立起一定的模型，充分發揮學生的形象思維，從而降低學習的難度，提高學生記憶的效率.比如光學與聲學的復習可借助于蜈蚣形狀的思維導圖進行比較記憶，如圖8：

3 類比法和比較法的作用

3.1 有利于化難為易

物理是一門以實驗為基礎的自然學科，需要學生從實驗現象去發現物理規律，利用物理規律解釋生活現象，很多生活現象與物理規律相違背，要讓學生理解比較困難，教學中利用類比法和比較法，學生可很快理解，有豁然開朗的感覺.例如學生在生活中照鏡子，已形成人離鏡子越遠像越小的深刻印象，很難理解平面鏡成像中像與物等大的特點.讓學生探究平面鏡成像規律實驗后，教師再舉例說，同學們看教學樓的高度，遠距離與靠近看感覺一樣嗎？學生很自然說看到的教學樓遠處小、近處大，而實驗教學樓會因為觀察者距離遠近而發生變化嗎？造成這種現象的原因是人眼的錯覺，相比下人看鏡中的像也是如此，本質是像與物等大.經教師這一比較說明，學生很快從生活經歷中形成的錯誤認識中掌握科學的知識.

3.2 有利于化抽象為形象

物理是一門抽象的自然學科，初中生剛處在抽象思維慢慢形成的階段，特別是初中女生形象思維強于抽象思維，有相當一部分學生學習物理感覺有點困難，如何讓學生更好理解物理知識，這就要求教師在教學中盡量降低學生理解的困難，而比較法正是化抽象為形象最好的方法之一，例如水定向移動形成水流，人定向移動形成人流，電荷定向移動形成電流；學物體的內能時，類比物體猶如裝滿蜜蜂的蜂箱，不管蜂箱是否移動是否有機械能，因蜜蜂在不停的飛動，分子猶如蜜蜂，所以物體內能一定存在不為零.

3.3 有利于整合知識

物理是分塊研究的一門學科，分為光學、力學、磁學、電學等，各塊看似規律不同，實質上通過類比法和比較法教學，很容易找到不同塊或同一塊不同章節之間知識的相似點，這樣有利于把不同知識整合成同一知識，提高學生的認知度.比如液體與氣體中的浮沉規律比較如圖9，液體與氣體中的壓強規律比較如圖10：

3.4 有利于提高效率

物理是一門需要學生理解掌握的學科.要讓學生深刻理解物理知識，提高學生的課堂效率是教學的關鍵.比較法的正確使用可有效提高學生的課堂學習效率，例如學習熱傳遞改變物體內能時，學生很容易形成熱傳遞傳遞實質的是傳遞溫度，傳遞條件是內能差，而不是溫度差的錯誤理解，講解時作如圖11比較，學生很快理解.內容如表4

總之教師在物理教學中可應用類比法和比較法的地方很多，應用類比法和比較法的類型多種，特別是中考復習時運用比較法，復習效果特別明顯.教師平時教學中應用可化抽象為形象，化復雜為簡單，提高課堂效率，實現高效課堂.

參考文獻：

[1]王雷君.“類比法”在物理教學中的應用[J].中學物理，2014，32（20）：35.

[2]黃永忠.高效課堂中列表比較法的應用[J].中學物理，2014（12）：35.